CN108364688A - 一种中国语言脑功能区的定位方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中国语言脑功能区的定位方法及设备，其中，该方法包括：采集被测试个体的个人信息；根据个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；在被测试个体执行个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。通过本发明，实现了针对中国语言对人体大脑的语言功能区进行快速精准的定位。

Description

一种中国语言脑功能区的定位方法及设备
技术领域
本发明涉及医疗器械及医学图像处理领域，特别涉及一种中国语言脑功能区的定位方法及设备。
背景技术
目前，我国绝大多数医院的神经外科医生对大脑语言功能区的定位的相关知识的学习均来源于西方学者过去一百多年对西方语言的研究，而中国语言(指汉语和中文)与英语等其它西方语言有着显著区别。研究发现，中国语言和西方语言的加工均涉及到左脑额下回、左脑颞枕区和左脑颞中上回几个共同的脑区，但是，中国语言的加工还包括左脑额中回、左脑顶上回、右脑颞中上回这三个西方语言加工所不需要的关键脑功能区。因此，对于以中国语言为日常交流语言的人群来说，如果仅依据传统解剖结构及经典语言功能区模型对大脑语言功能区进行定位，将很容易发生因为定位不准确导致语言功能区医源性破坏的情况。因此，如何高效对大脑语言功能区进行精准定位就成为现在的当务之急。
发明内容
本发明提供一种中国语言脑功能区的定位方法及设备，能够针对中国语言对人体大脑的语言功能区进行快速精准的定位。
根据本发明的一个方面，提供了一种中国语言脑功能区的定位方法，包括以下步骤：采集被测试个体的个人信息；根据个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；在被测试个体执行个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
优选地，通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱之后，该方法还包括以下步骤：生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
优选地，通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱，包括以下步骤：获取被测试个体的大脑损伤部位mask；结合被测试个体的大脑损伤部位mask对被测试个体的脑功能数据进行预处理；其中，预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；对预处理后的脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
优选地，采集被测试个体的个人信息之前，该方法还包括以下步骤：对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告。
优选地，个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种中国语言脑功能区的定位设备，包括：采集单元，用于采集被测试个体的个人信息；制定任务单元，用于根据个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；扫描单元，用于在被测试个体执行个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；第一生成单元，用于通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
优选地，中国语言脑功能区的定位设备还包括：第二生成单元，用于第一生成单元通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱之后，生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
优选地，第一生成单元包括：获取子单元，用于获取被测试个体的大脑损伤部位mask；数据预处理子单元，用于结合被测试个体的大脑损伤部位mask对被测试个体的脑功能数据进行预处理；其中，预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；生成子单元，用于对预处理后的脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
优选地，中国语言脑功能区的定位设备还包括：测试单元，用于在采集单元采集被测试个体的个人信息之前，对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告。
优选地，个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
通过本发明，对脑部损伤患者制定个性化的语言刺激任务方案，在患者执行个性化的语言刺激任务方案的过程中，对患者的头部进行磁共振扫描，对磁共振扫描得到的图像数据进行分析处理得到患者的大脑语言功能区的定位图谱，这样就可以清楚地看出患者的大脑中的病灶与大脑语言区的具体分布位置，这将对患者治疗脑部疾病有非常大的帮助，有效地降低了脑部疾病患者在病愈之后失语的概率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。附图中：
图1是根据本发明实施例的一种中国语言脑功能区的定位方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种中国语言脑功能区的定位设备的结构框图；
图3是根据本发明实施例一的中国语言脑功能区的定位方法的使用流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明技术方案进行描述，但所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种中国语言脑功能区的定位方法，图1是根据本发明实施例的一种中国语言脑功能区的定位方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：采集被测试个体的个人信息；
步骤S102：根据被测试个体的个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；
步骤S103：在被测试个体执行个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；
步骤S104：通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
在实施过程中，在步骤S101之前，还需要对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告；进一步的，在步骤S101中，采集到的被测试个体的个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
在步骤S104中，通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱的具体实时方式为：获取被测试个体的大脑损伤部位mask；结合被测试个体的大脑损伤部位mask对被测试个体的脑功能数据进行预处理；其中，预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；对预处理后的脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
在步骤S104后，可进一步生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
通过上述步骤，可以对患脑部疾病的患者制定个性化的语言刺激任务方案，在患者执行语言刺激任务时对患者的头部进行磁共振扫描，通过对磁共振扫描的图像数据进行分析处理得到患者的大脑语言功能区的定位图谱，这对于保护患者语言功能，提高生活质量有很大的帮助。
本发明实施例还提供了一种中国语言脑功能区的定位设备20，用于实现上述中国语言脑功能区的定位方法中。图2是根据本发明实施例的中国语言脑功能区的定位设备20的结构框图，如图2所示，该设备20包括：采集单元201，用于采集被测试个体的个人信息；制定任务单元202，用于根据个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；扫描单元203，用于在被测试个体执行个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；第一生成单元204，用于通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
对于中国语言脑功能区的定位设备20，还包括：第二生成单元205，用于在第一生成单元204通过对被测试个体的脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱之后，生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
对于中国语言脑功能区的定位设备20，第一生成单元204包括：获取子单元2041，用于获取被测试个体的大脑损伤部位mask；数据预处理子单元2042，用于结合被测试个体的大脑损伤部位mask对被测试个体的脑功能数据进行预处理；其中，预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；生成子单元2043，用于对预处理后的脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
对于中国语言脑功能区的定位设备20，还包括：测试单元206，用于在采集单元201采集被测试个体的个人信息之前，对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告。
对于中国语言脑功能区的定位设备20，个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
需要说明的是，装置实施例中描述的中国语言脑功能区的定位设备对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。
实施例一
本实施例提供一种中国语言脑功能区的定位方法，也就是针对以中国语言为日常交流的语言的脑疾病患者所制定的语言功能区的定位方法。
图3是根据本发明实施例一的中国语言脑功能区的定位方法的使用流程图，包括以下步骤：
步骤S301：对患者进行语言能力测试，并生成测试报告；
本发明实施例中，对患脑部疾病的患者首先需要进行中文测试，通过对患者进行中文测式可以对患者的语言能力有一个大概的了解，将患者的语言测试结果生成一个测试报告以使系统对该患者制定个性化的语言刺激任务方案；
步骤S302：采集脑疾病患者的个人信息；其中，患者的个人信息包括患者的语言测试报告；
本发明实施例中，采集脑疾病患者的个人信息的具体方式是由工作人员将脑疾病患者的个人信息输入至电子设备中，工作人员可以将脑疾病患者的年龄、文化程度、认知水平、病情严重程度(磁共振扫描耐受程度)、病灶位置以及病灶大小等信息输入电子设备以供电子设备通过对该患者的个人信息进行分析，以便于制定一个个性化于该患者的语言刺激任务方案；
步骤S303：根据患者的个人信息，为患者制定个性化的语言刺激任务方案；
本发明实施例中，个性化的语言刺激任务方案可以包括中文加工各个层次(字、词、句)、模态(听、说、读)的刺激语料库以及多样的刺激任务范式中的一种或多种，本发明实施例不做限定；
可选的，为患者制定的个性化的语言刺激任务可以包括任务的类别、任务持续时间、患者反应方式等；根据患者的个人信息，为患者制定个性化的语言刺激任务方案的具体实施方式为：依据损伤脑区的不同来选择不同的任务类别，如损伤布洛卡区，可选择词语重复任务，若损伤颞叶，可选择句子理解任务；依据文化程度的不同来选择不同的材料类型，如可让受教育者选择语言材料进行实验任务，而让未受过教育的人选择图片材料进行实验任务；根据患者年龄不同选择不同难度的实验任务，若患者为儿童，相比于成人，可将刺激呈现后的间隔时间适当加长，让患者有更长的反应时间；
具体的，举例说明语言刺激任务的实施方式，如阅读功能任务，显示屏呈现两个上下排列的两个汉字，要求被测试个体判断读音是否相同，若相同，则右手(食指)按下按键；若不同，则左手(食指)按下按键；如控制条件为字体大小判断任务，显示屏呈现上下排列的两个汉字，要求被测试个体判断字体大小是否相同，若相同，则右手(食指)按下按键；若不同，则左手(食指)按下按键；
进一步可选的，当为患者制定个性化的语言刺激任务方案确定之后，就可以从刺激语料库中选择相应的语言刺激材料并输出，可以将语言刺激材料显示在电子设备的屏幕上以供患者观看并更好地进行语言刺激任务；
具体的，电子设备中存储有一个针对中国语言的语言刺激任务数据库，该数据库中存储有大量的刺激任务材料，并且按照不同的类别进行分别存储，电子设备在获得患者的个人信息之后，先根据患者的年龄选择相对应年龄的刺激任务材料作为初级筛选刺激材料，再根据患者的文化程度从初级筛选刺激材料中选择相对应文化程度的中文刺激任务材料作为二级筛选刺激材料，再根据患者的病灶位置从二级筛选刺激材料中选择相对应病灶位置的中文刺激任务材料作为三级筛选刺激材料，这样将患者的个人信息逐个进行筛选之后就会得到电子设备为患者制定的个性化语言刺激材料；
步骤S304：患者执行个性化的语言刺激任务；
本发明实施例中，患者可以根据电子设备上显示的刺激材料执行个性化的语言刺激任务，这样可以使磁共振扫描患者的头部时能更加清楚地获得患者大脑语言区的大脑信号，可以更加准确的对患者的语言功能区进行定位；
步骤S305：在患者执行语言刺激任务时，对患者头部进行磁共振扫描，得到患者的大脑磁共振扫描图像数据；
本发明实施例中，在患者执行中文语言刺激任务的过程中，患者的大脑语言功能区的大脑信号比较活跃，这时可以对患者的头部进行磁共振扫描，这样得到的患者的大脑磁共振扫描图像数据就可以清楚地分析出患者的大脑语言功能区的定位图谱；
步骤S306：对患者的大脑磁共振扫描图像数据进行分析处理，得到患者的大脑语言功能区定位图谱；
可选的，对患者的大脑磁共振扫描图像数据进行分析处理，得到患者的大脑语言功能区定位图谱的具体实施方式为：首先构建患者的损伤部位mask，这样可以避免患者大脑损伤变形对数据处理过程的干扰；再对磁共振图像数据进行预处理，预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化与空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；其中，进行预处理的磁共振图像数据是采用SPM(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)数据处理软件将原始磁共振图像数据转换为可处理的niffti格式之后的磁共振图像数据；磁共振图像数据预处理完成之后，采用一般线性模型(GLM,generalized linear model),对磁共振图像数据进行个体水平的统计分析；基于不同任务的设计，建立回归模型，并将扫描头动参数作为协变量纳入统计模型，控制头动对语言功能区定位的影响；最后，采用单样本t检验，生成不同层次或类型的语言加工的t值图；利用SPM、mricro、xjview、mango、brainnetreview等功能磁共振图像可视化软件，呈现不同统计阈值的激活图，得到患者的大脑语言功能区定位图谱；
步骤S307：将患者的大脑语言功能区定位图谱处理成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像。
本发明实施例中，利用SPM、mricro、xjview、mango、brainnetreview等功能磁共振图像可视化软件，呈现不同统计阈值的激活图，再将不同统计阈值的激活图分别投射到标准大脑结构模板空间与个体空间，制作成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像。
综合上述，通过上述实施例，对患者制定个性化的中文语言刺激任务方案，在患者执行语言刺激任务的过程中可以对患者的头部进行磁共振扫描，这样可以使的得到的患者的大脑磁共振扫描图像数据经过分析能够清楚地得到患者的大脑语言功能区的定位图谱，在得到患者的大脑语言功能区的定位图谱之后还可以生成二维平面、三维平面以及3D动态的脑激活图像，这样可以更加直观并且准确的看出患者的大脑语言功能区的定位，也能够为脑疾病患者术中语言功能区的保护提供一些参考。

Claims (10)

1.一种中国语言脑功能区的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集被测试个体的个人信息；
根据所述个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；
在被测试个体执行所述个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；
通过对被测试个体的所述脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对被测试个体的所述脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱之后，还包括以下步骤：
生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过对被测试个体的所述脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱，包括以下步骤：
获取被测试个体的大脑损伤部位mask；
结合被测试个体的所述大脑损伤部位mask对被测试个体的所述脑功能数据进行预处理；其中，所述预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；
对预处理后的所述脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集被测试个体的个人信息之前，还包括以下步骤：
对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
6.一种大脑语言功能区的定位设备，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集被测试个体的个人信息；
制定任务单元，用于根据所述个人信息，为被测试个体制定个性化语言刺激任务；
扫描单元，用于在被测试个体执行所述个性化语言刺激任务的过程中，对被测试个体的头部进行磁共振扫描，得到被测试个体的脑功能数据；
第一生成单元，用于通过对被测试个体的所述脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：
第二生成单元，用于所述第一生成单元通过对被测试个体的所述脑功能数据进行分析，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱之后，生成二维平面、三维立体静态与动态的大脑语言功能区图像以及检测报告。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一生成单元包括：
获取子单元，用于获取被测试个体的大脑损伤部位mask；
数据预处理子单元，用于结合被测试个体的所述大脑损伤部位mask对被测试个体的所述脑功能数据进行预处理；其中，所述预处理包括时间矫正、头动矫正、空间标准化、空间平滑处理，矫正扫描过程中的时间与空间误差；
生成子单元，用于对预处理后的所述脑功能数据进行分析处理，得到被测试个体的大脑语言功能区定位图谱。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：
测试单元，用于在所述采集单元采集被测试个体的个人信息之前，对被测试个体进行语言测试，并生成被测试个体的语言评测报告。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述个人信息包括脑损伤位置及大小、文化水平、年龄、磁共振扫描耐受程度以及语言测评报告等。
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